360度全方位揭开“机翼”的秘密!

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机翼是飞机的重要部件之一,它就好比鸟儿的翅膀。飞机之所以能在天上飞,靠的就是机翼产生的升力!

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不过除了提供飞机升力,机翼其实还有许多辅助功能,比如悬挂发动机、存储燃油、控制飞机水平翻转、减速等。因此在机翼上还有很多特别设计的“机关”,也许经常坐飞机的朋友会注意到,但是不一定说得出这些机关的名字和具体作用。今天,我们就和大家聊一聊飞机的机翼!

机翼如何产生升力?

众所周知,机翼的主要功能就是产生升力,让飞机飞起来,那么它为什么能产生升力呢?这还得从飞机机翼具有独特的剖面说起。  

我们把机翼横截面的形状称为翼型,翼型上下表面形状是不对称的,顶部弯曲,而底部相对较平。当飞机发动机推动飞机向前运动时,机翼在空气中穿过将气流分隔开来。一部分空气从机翼上方流过,另一部分从下方流过。 

日常的生活经验告诉我们,当水流以一个相对稳定的流量流过河床时,在河面较宽的地方流速慢,在河面较窄的地方流速快。

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空气的流动与水流其实有较大的相似性。由于机翼上下表面形状是不对称的,空气沿机翼上表面运动的距离更长,因而流速较快。而流过机翼下表面的气流正好相反,流速较上表面的气流慢。根据流体力学中的伯努利原理,流动慢的大气压强较大,而流动快的大气压强较小,这样机翼下表面的压强就比上表面的压强高。换句话说,就是大气施加于机翼下表面的压力(方向向上)比施加于机翼上表面的压力(方向向下)大,二者的压力差便形成了飞机的升力。

机翼有多坚固?

机翼除了提供升力之外,还必须得承重。飞机在天上飞的时候,整个机身的重量几乎都是由机翼给“托”着的。飞机在地面上的时候,机翼还得悬臂“举”着重重的发动机,像A380、747这样的巨无霸飞机,单片机翼还得悬臂“举”起两个发动机,要知道A380的单台发动机自重就达8吨。因此,机翼必须得足够坚固。

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目前主流的民航客机的机翼结构采用的是双梁单块式,前后有两根梁,之间又有很多的翼肋,这样梁和肋就组成了机翼的内部骨架结构,外侧是蒙皮和壁板设计。在设计开始阶段,设计人员就会将机翼的重量和整个飞机将会承载的最大重量加入到设计和计算中,根据最大重量来进行整个机翼的设计和优化,这样就可以保证飞机的机翼能够承受住如此大的重量。

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要把机翼做得坚固,材料的选择也很重要,而且是多种层次的,比如机翼的骨架、蒙皮等等都采用了高比强度或者高比模量的材料。目前飞机机翼的设计趋势是大规模地采用复合型材料。

责任编辑:实习编辑 臧航

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